معمایی به نام سیاهچاله

این رویکرد نوین، علاوه بر این‌که راه را برای یافتن نظریه کوانتومی گرانش هموار می‌کند، می‌تواند به حل شدن برخی ابهامات در مورد سیاهچاله‌ها نیز کمک کند.

نظریه کوانتومی گرانش که در واقع ترکیبی از مکانیک کوانتومی و گرانش است، می‌تواند فرمولی واحد برای توصیف همه پدیده‌های خرد و کلان هستی ارائه دهد.

سیاهچاله‌ها همیشه معماهای بی‌پاسخ زیادی در خود داشته‌اند. براساس نظریه‌های موجود، سیاهچاله‌ها تبخیر می‌شوند و در دمای ثابتی از خود حرارت بیرون می‌دهند ولی هنوز علت این پدیده مشخص نیست.

همچنین بنا به دلایلی، هر قدر سیاهچاله‌ها کوچک‌تر می‌شوند، دمای آنها بالاتر می‌رود. نظریه نسبیت عام اینشتین که رایج ترین نظریه در مورد گرانش است، معمول‌ترین راه برای توصیف سیاهچاله‌ها محسوب می‌شود. سیاهچاله‌ها در واقع ماهیتی بسیار چگال دارند و ممکن است وزنی معادل میلیاردها خورشید داشته باشند.

در این رویکرد نوین، پروفسور جورجی دوالی از موسسه سرن در سوئیس و پروفسور سزار گومز از دانشگاهی در اسپانیا تصمیم گرفتند از مکانیک کوانتومی برای تشریح سیاهچاله‌ها استفاده کنند.

مکانیک کوانتومی معمولا برای توصیف پدیده‌های در مقیاس بسیار کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اولین گام برای ترسیم چهره‌ای کوانتومی از سیاهچاله‌ها، توصیف آنها به صورت ذره است. در نظریه کوانتوم، ذرات اجزای تشکیل‌دهنده هستند. این دو پژوهشگر، گراویتون را همانند فوتون فرض کردند.

گراویتون ذره‌ای نظری و بدون جرم است که عامل انتقال نیروی گرانشی دانسته می‌شود. این دو دانشمند این گونه استدلال کردند که چون سیاهچاله‌ها، چگال‌ترین شیء شناخته شده‌اند، گراویتون‌ها را می‌بایست در آن تا حد امکان نزدیک به هم فرض کرد.

مکانیک کوانتومی چنین سیستمی را چگالیده بوز ـ اینشتین می‌نامد. در این حالت خاص، ذرات بسیار سرد بوده و در نزدیکی هم قرار دارند و همانند یک شیء مستقل کوانتومی رفتار می‌کنند و این مساله سبب می‌شود اثرات کوانتومی را بتوان با چشم غیرمسلح نیز مشاهده کرد.

این دو پژوهشگر با فرض کردن سیاهچاله‌ها به شکل سطلی پر از گراویتون‌هایی که در کنار هم قرار دارند، توانستند به برخی ابهامات در خصوص سیاهچاله‌ها (مثلا تابش انرژی و داغ‌تر شدن هنگام تبخیر) پاسخ دهند.

هر یک از گراویتون‌ها به خاطر نوسان کوانتومی، انرژی لازم برای بیرون پریدن از سطل را می‌یابد. ناظری که بیرون از سیاهچاله قرار دارد افزایش دمایی را مشاهده می‌کند که در واقع این افزایش دما به خاطر انرژی گراویتون‌هاست.

هر قدر تعداد گراویتون‌های درون سطل کمتر باشد، این گراویتون‌های باقیمانده بیشتر به هم نزدیک می‌شوند و در نتیجه برای خروج گراویتون بعدی، انرژی بیشتری مورد نیاز است.

این توصیف کوانتومی را می‌توان با توصیف گرانشی از سیاهچاله‌ها در هم آمیخت و به این صورت فیزیکدانان قادر خواهند بود از یکی از آنها برای به دست آوردن اطلاعات بیشتر از دیگری استفاده نمایند. این مساله ممکن است به شکل‌گیری نظریه گرانش کوانتومی بینجامد.

پروفسور دوالی می‌گوید: «در این تصویر جدید از سیاهچاله‌ها، ویژگی‌های گرانشی گراویتون‌ها را به زبان مکانیک کوانتومی تبدیل کردیم. در واقع ما در حال ساخت نسخه کوانتومی از نظریه اینشتین هستیم».

اما برخی از دانشمندان روی خوشی به این مطالعه نشان نداده‌اند. جرارد هوفت از دانشگاه اوت‌رخت هلند یکی از آنهاست.

وی می‌گوید: «به نظر من سیاهچاله‌ها چیزی فراتر از مجموعه‌ای چگال از گراویتون‌ها هستند». اما دوالی بر این باور است که ایده‌اش آنقدر جذاب است که باید از سوی جامعه علمی جدی تلقی شود. (جام جم – ضمیمه سیب)

منبع: NewScientist